Reacciones cruzadas entre alergenos - Alergología e Inmunología ...
Reacciones cruzadas entre alergenos - Alergología e Inmunología ...
Reacciones cruzadas entre alergenos - Alergología e Inmunología ...
Create successful ePaper yourself
Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.
REACTIVIDAD CRUZADA ENTRE<br />
ALERGENOS<br />
De todos es sabido que la reacción alérgica,<br />
en un individuo hipersensible a una sustancia<br />
dada, surge ante un segundo encuentro con la<br />
fuente alergénica, después de un contacto inicial<br />
con ella. El primero de tales contactos sensibiliza<br />
al individuo frente a tal alergeno, induciendo<br />
la síntesis de IgE específicas de dicho alergeno<br />
y preparando así su organismo para responder<br />
con mayor eficacia a posteriores encuentros con<br />
él. En estos contactos, la población de anticuerpos<br />
sintetizados desencadena una respuesta<br />
inflamatoria diversa que da lugar a los síntomas<br />
clínicos característicos de la alergia tipo-I.<br />
Sin embargo, un individuo puede sufrir procesos<br />
de alergia frente a sustancias o materiales<br />
con los cuales nunca ha tenido contacto previo.<br />
Ello puede ser explicado por el hecho de que la<br />
fuente de alergia comparta una sustancia alergénica<br />
con otro material con el que el paciente sí<br />
haya tenido relación directa y que aportó el<br />
agente sensibilizante en aquel primer encuentro.<br />
Ante este tipo de acciones, se dice que existe<br />
reactividad cruzada <strong>entre</strong> ambos materiales: el<br />
individuo posee IgE responsables de esa actividad<br />
y será hipersensible indistintamente a una u<br />
otra fuente de alergia.<br />
Pero, la identidad estructural de los agentes<br />
alergénicos que conducen a la reactividad cruzada<br />
no ha de ser necesariamente absoluta. Basta<br />
con que exista una cierta similitud molecular, en<br />
algunos casos incluso mínima. Basta con que<br />
compartan un epítopo alergénico.<br />
269<br />
Revisión<br />
<strong>Reacciones</strong> <strong>cruzadas</strong> <strong>entre</strong> <strong>alergenos</strong>: implicación de los carbohidratos<br />
R. Rodríguez, M. Villalba<br />
Departamento de Bioquímica y Biología Molecular, Facultad de Ciencias Químicas, Universidad Complutense, Madrid.<br />
Naturaleza de los agentes implicados en la<br />
reactividad cruzada<br />
La mayor parte de los <strong>alergenos</strong> de origen natural<br />
son de naturaleza polipeptídica. Pero muchas<br />
proteínas alergénicas poseen además grupos químicos<br />
de diferente naturaleza, siendo los más frecuentes<br />
los carbohidratos. Así, tanto las proteínas<br />
como los glicanos constituyen los mejores candidatos<br />
para ejercer un papel en la reactividad cruzada<br />
<strong>entre</strong> diversas fuentes alergénicas naturales.<br />
La mayor parte de las células de un organismo<br />
comparten numerosas funciones, y cada una de<br />
estas funciones están ejecutadas por la misma proteína.<br />
Este concepto podemos extenderlo a células<br />
de diferentes organismos. En general, idénticas<br />
funciones son desempeñadas en organismos distintos<br />
por la misma proteína. Sin embargo, la<br />
estructura de esa proteína puede diferir de unas<br />
especies biológicas a otras en un grado muy diverso,<br />
constituyendo una familia de proteínas homólogas.<br />
La similitud <strong>entre</strong> ellas viene frecuentemente<br />
regida por la proximidad filogenética de las<br />
especies comparadas. Tanto más parecidas serán<br />
las secuencias de aminoácidos (también llamadas<br />
estructuras primarias) de las proteínas con idéntica<br />
función cuanto más cercanas se encu<strong>entre</strong>n las<br />
especies en el árbol evolutivo. Así, si la reactividad<br />
cruzada depende de la similitud de estructuras,<br />
tanto mayor probabilidad de ofrecer tales<br />
reacciones presentarán las proteínas alergénicas<br />
procentes de fuentes biológicas distintas cuanto<br />
más relacionadas filogenéticamente se encu<strong>entre</strong>n<br />
éstas.<br />
Además de las proteínas, los azúcares pueden<br />
también encontrarse implicados en reacciones<br />
Rev. Esp. Alergol Inmunol Clín, Octubre 1997 Vol. 12, Núm. 5, pp. 269-281<br />
15
270 R. Rodríguez y M. Villalba Volumen 12<br />
<strong>cruzadas</strong>. Como discutiremos más adelante con<br />
mayor profundidad, ello se debe a la confluencia<br />
de estructuras, esto es, a la restringida diversidad<br />
de sus estructuras alergénicas.<br />
Factores que condicionan la existencia de<br />
reactividad cruzada<br />
Del análisis de la naturaleza y función de las<br />
moléculas principalmente implicadas en la reactividad<br />
cruzada se puede desprender que hay tres<br />
factores que favorecen su existencia:<br />
a) Una estructura molecular altamente conservada<br />
Del propio concepto de reactividad cruzada se<br />
deduce que ésta será posible cuando el alergeno,<br />
casi siempre una proteína, posea una secuencia de<br />
aminoácidos muy parecida en las diversas fuentes<br />
alergénicas en las que se encu<strong>entre</strong>. Esa similitud<br />
estructural puede y suele ocurrir, como ya hemos<br />
comentado, <strong>entre</strong> proteínas con idéntica función<br />
biológica en las distintas especies. A menudo, la<br />
función de la proteína ejerce una presión conservativa<br />
tan fuerte que no es posible alterar apenas su<br />
secuencia en un gran número de posiciones de la<br />
cadena polipeptídica sin que se perturbe su actividad<br />
biológica; incluso, ciertos cambios pueden<br />
desembocar en una proteína totalmente inactiva. La<br />
coincidencia de estructuras <strong>entre</strong> proteínas homólogas<br />
será tanto mayor cuanto más sometida se<br />
encu<strong>entre</strong> a restricciones conformacionales. Ello se<br />
traduce en el hecho de que la molécula debe poseer<br />
una estructura sumamente conservada a lo largo<br />
de las diversas especies, por lo que, si la proteína es<br />
alergénica, la reactividad cruzada debida a ella será<br />
altamente probable. Así, por ejemplo, una proteína<br />
que posea múltiples ligandos con los que debe establecer<br />
numerosos contactos, en los que son insustituibles<br />
determinados aminoácidos de la cadena<br />
polipeptídica -frecuentemente residuos expuestos al<br />
medio acuoso circundante-, son las candidatas más<br />
idóneas para encontrarse involucradas en las reacciones<br />
<strong>cruzadas</strong>. Cuando, por el contrario, la permisividad<br />
a los cambios secuenciales es grande,<br />
esto es, la proteína presenta actividad biológica aún<br />
disponiendo de estructuras primarias poco similares,<br />
la reactividad cruzada es más improbable: las<br />
diferencias estructurales <strong>entre</strong> el alergeno original y<br />
su homólogo pueden ser detectadas por los anticuerpos<br />
específicos del primero, y no ser capaces<br />
de reconocer en el homólogo los epítopos correspondientes,<br />
lo que se traduce en una ausencia de<br />
alergenicidad por parte de este último en los<br />
pacientes sensibles al alergeno original.<br />
En el primero de los casos se encuentran dos<br />
<strong>alergenos</strong> a los que se ha atribuido un importante<br />
papel en la reactividad cruzada 1 : Bet v 1 -alergeno<br />
principal del polen de abedul- y sus homólogas en<br />
otros pólenes, y las profilinas. Ambas familias de<br />
proteínas poseen secuencias suficientemente conservadas<br />
en numerosas especies para ser reconocidas<br />
en mayor o menor grado por los anticuerpos<br />
IgE producidos por la estimulación con cualquiera<br />
de sus homólogos. Mucha menor similitud<br />
secuencial presentan, sin embargo, Ole e 1, Lol p<br />
11 y sus equivalentes de otros pólenes no relacionados<br />
filogenéticamente como el de maíz o el de<br />
abedul, evitándose así la alergenicidad cruzada<br />
<strong>entre</strong> especies evolutivamente alejadas. Así, difícilmente<br />
dichos <strong>alergenos</strong> serán responsables de<br />
tal reactividad <strong>entre</strong> los pólenes de oleáceas y gramíneas,<br />
o betuláceas.<br />
b) Coincidencia de tejido<br />
Lógicamente, la presencia de proteínas con<br />
idéntica función biológica -y por tanto con estructuras<br />
semejantes- se acentúa en tejidos homólogos.<br />
Las células de los tejidos poseen muchas proteínas<br />
especializadas en desempeñar funciones<br />
propias de dicho tejido, y que son diferentes de las<br />
de otros órganos. Por ello, la reactividad cruzada<br />
será tanto más probable e intensa cuanto más relacionados<br />
se encu<strong>entre</strong>n los tejidos alergénicos.<br />
Por ejemplo, la frecuencia de esta reactividad será<br />
superior <strong>entre</strong> los propios pólenes de diversas<br />
especies de plantas que con los frutos, las semillas,<br />
las hojas; o bien los epitelios de animales<br />
domésticos <strong>entre</strong> sí, o <strong>entre</strong> las esporas de hongos,<br />
o <strong>entre</strong> los excrementos de ácaros, etc.<br />
Se salen de este patrón proteínas ubicuas, que<br />
poseen una actividad universal, indispensable para<br />
muchos tipos de células, por lo que se pueden<br />
encontrar en cantidades detectables desempeñando<br />
un papel relevante en la reactividad cruzada.<br />
Este es el caso de las profilinas, y quizás la tropomiosina<br />
y proteínas ligantes de calcio, de más<br />
reciente implicación en estos procesos de reactividad<br />
cruzada.<br />
c) Proximidad filogenética de las especies alergénicas<br />
La similitud estructural <strong>entre</strong> proteínas homólo-<br />
16
Núm. 5 <strong>Reacciones</strong> <strong>cruzadas</strong> <strong>entre</strong> <strong>alergenos</strong> 271<br />
gas es mayor para las procedentes de fuentes alergénicas<br />
filogenéticamente cercanas. La presión<br />
evolutiva no ha dispuesto del tiempo suficiente<br />
para crear y aceptar los mismos cambios en la<br />
estructura de una proteína de dos especies próximas<br />
que los que pueden mostrarse <strong>entre</strong> dos más<br />
alejadas. Esta consideración permite agrupar, por<br />
un lado, las especies biológicas animales, por otro<br />
lado, las vegetales y finalmente los microorganismos,<br />
teniendo presente que dentro de cada grupo<br />
especies muy próximas poseerán más probabilidad<br />
de compartir <strong>alergenos</strong> que aquéllas menos<br />
relacionadas. Por ejemplo, los pólenes de betuláceas<br />
presentarán más frecuentemente reacciones<br />
<strong>cruzadas</strong> <strong>entre</strong> ellos, que con los de oleáceas o con<br />
los de gramíneas.<br />
En algunas ocasiones, no es necesario que la<br />
similitud estructural <strong>entre</strong> las proteínas alergénicas<br />
se extienda a la molécula completa para que<br />
tenga lugar la reactividad cruzada <strong>entre</strong> ellas. Basta<br />
con que el parecido exista en una pequeña parcela<br />
del polipéptido para que los anticuerpos IgE<br />
puedan unirse al antígeno. Esta situación puede<br />
ser ilustrada mediante los «motivos funcionales».<br />
Se trata de regiones muy definidas de la estructura<br />
de las proteínas, frecuentemente de carácter<br />
conformacional (es decir, tridimensional), que<br />
poseen funciones específicas en proteínas muy<br />
diferentes, funciones tales como catalítica, receptora<br />
de un ligando concreto -que puede ser un<br />
simple ion-, sustrato de una actividad ajena, etc.<br />
La conservatividad de la estructura de estos<br />
«motivos» suele ser muy alta, precisamente para<br />
preservar esa función característica, y cambios<br />
mínimos en ella dan lugar a proteínas inoperantes.<br />
Un ejemplo de este tipo de estructura polipeptídica<br />
serían los bucles característicos de unión del<br />
ion calcio, motivos funcionales muy difundidos a<br />
lo largo de un gran número de proteínas, proteínas<br />
muy diversas y con funciones particulares diferentes.<br />
Su presencia en la estructura polipeptídica tridimensional<br />
en lugares de alta exposición al<br />
medio acuoso, su gran conservatividad, su notable<br />
polaridad (ricos en aminoácidos de carácter ácido),<br />
su ubicuidad, y su estabilidad en presencia<br />
del ion, hacen de ellos firmes candidatos a constituir<br />
determinantes alergénicos responsables de<br />
numerosas reacciones <strong>cruzadas</strong> <strong>entre</strong> una amplia<br />
diversidad de especies.<br />
Además de los factores mencionados, existen<br />
17<br />
otros secundarios que condicionan la expresión de<br />
las reacciones <strong>cruzadas</strong>, como son la solubilidad<br />
del alergeno o su abundancia en la fuente biológica.<br />
Pequeños cambios en la secuencia de una proteína<br />
pueden afectar profundamente a su solubilidad,<br />
por ejemplo la sustitución de un residuo<br />
polar de la superficie de la proteína -como un residuo<br />
de aspártico- por uno de carácter hidrofóbico<br />
como sería una valina. Esta alteración, además de<br />
rebajar la solubilidad del polipéptido, puede inducir<br />
la autoasociación de las moléculas formando<br />
agregados difícilmente extraíbles en sistemas<br />
acuosos, y por ello menos capaces de inducir procesos<br />
alérgicos. Por otro lado, proteínas homólogas<br />
en especies distintas pueden presentarse en<br />
niveles de concentración muy diferentes, y constituirse<br />
o no en <strong>alergenos</strong> dependiendo de esos<br />
niveles, ya que darían lugar a títulos altos o bajos<br />
de anticuerpos IgE; no en vano se ha observado<br />
que la mayor parte de los <strong>alergenos</strong> principales<br />
son proteínas abundantes en los extractos alergénicos.<br />
Fuentes biológicas <strong>entre</strong> las que se da<br />
frecuentemente la reactividad cruzada<br />
En la práctica, la reactividad cruzada -al margen<br />
de algunos escarceos con insectos, peces y<br />
ácaros- posee fundamentalmente dos frentes de<br />
estudio: la que tiene lugar <strong>entre</strong> los pólenes, y la<br />
que se da <strong>entre</strong> pólenes y algunos alimentos de<br />
origen vegetal como son las frutas y hortalizas. La<br />
escasez de datos moleculares sobre <strong>alergenos</strong> y la<br />
ausencia de unas bases coherentes para el análisis<br />
de esas reacciones <strong>cruzadas</strong> pueden ser la causa<br />
de que, hasta la fecha, apenas se hayan analizado<br />
aquellas responsables de las polinosis que, como<br />
la alergia al polen de abedul, se había observado<br />
en la década de los 80 que predisponían al paciente<br />
al síndrome de alergia oral o a síntomas relacionados<br />
con el consumo de vegetales crudos 1 ,<br />
sobre todo frutas de la familia de las rosáceas,<br />
<strong>entre</strong> las que se encuentran la manzana y el melocotón.<br />
Otros casos de alergias relacionadas <strong>entre</strong><br />
sí son a ambrosía y melón o plátano, o a algunos<br />
insectos y ácaros, a castaña y látex, a caracoles y<br />
ácaros, etc. Pero estas últimas están poco documentadas<br />
aún.<br />
Con todo ello, raramente se han estudiado otras<br />
acciones que no sean las de Bet v 1 y las profili-
272 R. Rodríguez y M. Villalba Volumen 12<br />
nas, ambos <strong>alergenos</strong> importantes en vegetales.<br />
Cuando el estudio se generalice a otros materiales<br />
alergénicos, o implicando a nuevas proteínas, es<br />
muy probable que la incidencia de la reactividad<br />
cruzada se observe para un gran colectivo de <strong>alergenos</strong>.<br />
Cada uno de ellos puede tener por cuenta<br />
propia una baja incidencia clínica, pero la diagnosis<br />
de su implicación en reacciones <strong>cruzadas</strong> puede<br />
ser esencial para el tratamiento y prevención de<br />
las alergias del paciente.<br />
Como hemos dicho, dos proteínas han sido<br />
principalmente involucradas en reacciones <strong>cruzadas</strong><br />
1 : las profilinas y el alergeno principal del<br />
polen de abedul, Bet v 1. La profilina, una proteína<br />
capaz de interaccionar con el citoesqueleto<br />
celular y con fosfoinosítidos, está presente en<br />
casi todas las células eucarióticas. Posee una<br />
estructura muy conservada en especies relacionadas<br />
filogenéticamente: las profilinas procedentes<br />
de especies vegetales presentan una identidad de<br />
secuencia de alrededor del 80%, mientras que la<br />
profilina humana tiene alrededor de un 30% de<br />
identidad con la de Acanthamoeba. Dada su ubicuidad<br />
y su carácter alergénico, se la ha definido<br />
como «panalergeno» 2 . Alrededor del 20% de los<br />
pacientes alérgicos al polen de abedul son sensibles<br />
a la profilina, incrementándose este valor<br />
notablemente si consideramos las alergias a<br />
algunos alimentos como manzana y melocotón.<br />
Aunque la intensidad de la unión de la profilina<br />
a las IgE de pacientes alérgicos es moderada, la<br />
reactividad cruzada debida a ella tiene lugar<br />
<strong>entre</strong> numerosos organismos, incluso muy poco<br />
relacionados evolutivamente, por lo que se la<br />
considera como uno de los principales <strong>alergenos</strong><br />
responsables de esta actividad. Por otro lado, se<br />
sabe que la alergia a manzana es muy frecuente<br />
<strong>entre</strong> los pacientes sensibles al polen de abedul.<br />
De ello se ha responsabilizado a las proteínas<br />
homólogas de la familia de Bet v 1 3 , que poseen<br />
secuencias muy semejantes, encontrándose también<br />
implicadas en las reacciones <strong>cruzadas</strong> a<br />
nivel de IgE <strong>entre</strong> pólenes de abedul, avellano,<br />
aliso y carpe.<br />
Recientemente se ha observado en pólenes de<br />
diversas especies, incluso no relacionadas filogenéticamente,<br />
la existencia de una proteína<br />
ligante de calcio que podría constituir un nuevo<br />
panalergeno, al menos a nivel de especies vegetales<br />
4 . Se ha detectado en todos los pólenes tes-<br />
tados (oleáceas, gramíneas, betuláceas, compuestas,<br />
pináceas, cupresáceas), lo que hace<br />
suponer que posee una secuencia de aminoácidos<br />
altamente conservada. Se ha podido demostrar<br />
que, en la interacción de las IgE de sueros<br />
de pacientes alérgicos a polen de Cynodon dactilon<br />
con la proteína aislada de este polen, está<br />
implicado uno de los sitios de unión de calcio.<br />
Esto podría estar relacionado con la incipiente<br />
inhibición que ejerce el extracto de polen de<br />
abedul sobre la interacción <strong>entre</strong> la parvalbúmina<br />
de bacalao (con tres sitios de unión de calcio)<br />
y los sueros de pacientes alérgicos a ella, dato<br />
que sorprendió notablemente a Apold y Elsayed<br />
hace cerca de dos décadas y que nunca habían<br />
podido explicar. Los estudios sobre esta nueva<br />
familia de proteínas son aún preliminares, pero<br />
podrían relacionar epítopos alergénicos presentes<br />
en proteínas de células animales con otros de<br />
células vegetales, con el interés que ello tendría<br />
para explicar las alergias <strong>cruzadas</strong>, por ejemplo,<br />
<strong>entre</strong> pólenes y pescados, o de forma más general<br />
<strong>entre</strong> especies biológicas muy alejadas filogenéticamente.<br />
Finalmente, la tropomiosina constituye otro<br />
objetivo más en los estudios de reactividad alergénica<br />
cruzada. Aunque aún existen pocos datos al<br />
respecto, esta proteína animal, implicada en la<br />
maquinaria contráctil de las células, ha atraído la<br />
atención como posible responsable de procesos de<br />
reactividad cruzada <strong>entre</strong> fuentes alergénicas muy<br />
diversas, tales como las gambas, los ácaros y los<br />
insectos 5 .<br />
LOS CARBOHIDRATOS COMO<br />
ESTRUCTURAS ANTIGENICAS<br />
Papel de los carbohidratos en la naturaleza<br />
Las funciones atribuidas a las estructuras glicosídicas<br />
son muy numerosas y diversas, y probablemente<br />
la lista no haya sido aún completada.<br />
Además de tareas meramente estructurales, como<br />
contribuir a la estabilidad, conformación y solubilidad<br />
de la proteína de la que forman parte, los<br />
carbohidratos pueden también proporcionarle protección<br />
frente a actividades proteolíticas extracelulares,<br />
o modular la función proteica. Papeles<br />
más dinámicos pueden resumirse en una implicación<br />
en procesos de reconocimiento que incluyen<br />
18
Núm. 5 <strong>Reacciones</strong> <strong>cruzadas</strong> <strong>entre</strong> <strong>alergenos</strong> 273<br />
el control de la vida celular, la provisión de ligandos<br />
para la unión específica <strong>entre</strong> proteínas, o de<br />
estructuras diana para microorganismos, el<br />
enmascaramiento de dichas estructuras, o bien la<br />
mediación en las interacciones célula-célula o<br />
célula-matriz extracelular. Muchas de estas actividades<br />
las desempeñan pequeñas estructuras glicosídicas,<br />
oligosacáridos, con no más de diez o doce<br />
unidades monosacáridas, formando parte de proteínas,<br />
glicoproteínas, que pueden ser muy activas<br />
antigénicamente. La heterogeneidad de las cadenas<br />
glicosídicas, incluso de las que comparten la<br />
misma posición de enlace a la cadena polipeptídica,<br />
junto con la dificultad de disponer de ensayos<br />
bioquímicos adecuados, son los principales motivos<br />
de que aún no sea fácil realizar una asignación<br />
específica de roles biológicos a carbohidratos concretos.<br />
Los glicanos de glicoproteínas pueden ser clasificados<br />
en dos grupos: aquellos que poseen una<br />
unión a la cadena polipeptídica de tipo O-glicosídico<br />
a través de la cadena lateral de una serina o<br />
de una treonina -generalmente contienen un residuo<br />
de N-acetilgalactosamina en su extremo<br />
reductor-; y los que se unen mediante un enlace<br />
N-glicosídico a una asparagina del polipéptido,<br />
empleando para ello un resto de N-acetilglucosamina<br />
del extremo reductor. Los primeros, en<br />
general, juegan un papel en las propiedades fisicoquímicas<br />
de las glicoproteínas portadoras. Los<br />
últimos cumplen funciones de ligandos en fenómenos<br />
de reconocimiento <strong>entre</strong> moléculas de la<br />
superficie celular.<br />
Variedad estructural de los carbohidratos<br />
Los carbohidratos no se han considerado durante<br />
mucho tiempo moléculas inmunogénicas idóneas.<br />
En general, de menor envergadura y variedad<br />
estructural que las proteínas, su capacidad<br />
antigénica sería dudosa. Sin embargo, en las últimas<br />
dos décadas ha sido tal el avance en su análisis<br />
molecular y funcional que aquellos criterios<br />
han quedado obsoletos. Así, se ha observado que<br />
la presencia de determinados monosacáridos en la<br />
estructura del carbohidrato les capacita para constituirse<br />
en potentes antígenos, sobre todo cuando<br />
se encuentran formando parte de glicoproteínas,<br />
esto es, conjugados con cadenas polipeptídicas 6 .<br />
Y, dado que los carbohidratos se encuentran localizados<br />
en la periferia de la estructura de las gli-<br />
19<br />
coproteínas, accesibles a la interacción con otras<br />
moléculas tales como los anticuerpos, se consideran<br />
ahora muy aptos para constituirse en determinantes<br />
antigénicos.<br />
Los seres vivos poseen en su organización<br />
macromolecular tres tipos de biopolímeros mayoritarios:<br />
ácidos nucleicos, proteínas y carbohidratos.<br />
Todos ellos se encuentran constituidos por<br />
unidades monoméricas enlazadas covalentemente,<br />
pero la existencia de ramificaciones y el anomerismo<br />
distingue a las cadenas polisacáridas de las<br />
nucleotídicas y aminoacídicas. La variedad de<br />
monosacáridos (por ejemplo, hexosas) integrantes<br />
de los carbohidratos es aparentemente menor que<br />
la de los aminoácidos que forman las proteínas.<br />
Sin embargo, la posibilidad de unión <strong>entre</strong> ellos a<br />
través de cuatro posiciones distintas, la configuración<br />
a o ß del enlace, o la conformación alternativa<br />
piranósido/furanósido de cada monómero,<br />
conduce a una gran diversidad de isómeros. Con<br />
una glucosa y una manosa se pueden formar hasta<br />
16 disacáridos diferentes.<br />
Sin embargo, la variedad de carbohidratos naturales<br />
no puede compararse con la de las estructuras<br />
proteicas; éstas poseen 20 monómeros diferentes,<br />
organizados en todas las combinaciones<br />
posibles, y además plegados en una arquitectura<br />
tridimensional, lo que les confiere una diversidad<br />
casi imposible de imaginar. La razón que subyace<br />
al limitado número de estructuras oligosacáridas y<br />
polisacáridas naturales es que los organismos, las<br />
células, poseen sólo unos pocos sistemas distintos<br />
de síntesis de carbohidratos, que conducen a la<br />
formación de moléculas bastantes definidas,<br />
muchas de las cuales poseen en común una porción<br />
importante de su estructura. De ello da cuenta<br />
incluso el reducido número de tipos de unión<br />
del glicano a la cadena polipeptídica: N-glicosídico<br />
y O-glicosídico. Sin embargo, y a pesar de<br />
existir fórmulas mínimas comunes a muchos carbohidratos,<br />
el hecho de que en los vegetales, por<br />
ejemplo, estos sistemas posean rutas de síntesis (o<br />
enzimas distintas para completar el proceso) diferentes<br />
que en las especies animales, hace que los<br />
productos finales no sean idénticos, y, por tanto,<br />
los carbohidratos de aquéllos puedan resultar antigénicos<br />
en éstos. Así, la antigenicidad de los carbohidratos<br />
en mamíferos se refiere casi exclusivamente<br />
a los glicanos procedentes de plantas<br />
-especialmente los de glicoproteínas vegetales-, y
274 R. Rodríguez y M. Villalba Volumen 12<br />
en menor grado a los de algunos microorganismos<br />
e invertebrados.<br />
¿Qué característica del carbohidrato puede ser<br />
responsable de su alergenicidad?<br />
Los tipos de oligosacáridos presentes en glicoproteínas<br />
de plantas, enlazados mediante uniones<br />
N-glicosídicas, se encuentran resumidos en la Fig.<br />
1. Todos los carbohidratos N-glicosídicos poseen<br />
en común el «núcleo pentasacárido» Mana1-<br />
6(Mana1-3)Manß1-4NAcGlcß1-4NAcGlc. Dependiendo<br />
de los sustituyentes que posean sobre<br />
este núcleo, se obtendrán las tres subclases de<br />
cadenas: de tipo complejo, rico en manosas, e<br />
híbrido. El tipo complejo no posee más residuos<br />
de manosa que los contenidos en el núcleo pentasacárido,<br />
pero posee unidades de diversos monosacáridos<br />
tales como N-acetilglucosamina, fucosa,<br />
o xilosa, en diferentes posiciones del núcleo. Por<br />
el contrario, las cadenas del tipo rico en manosas<br />
presentan sólo residuos de este monosácarido<br />
enlazados al núcleo y frecuentemente al menos<br />
hasta un número de cinco. El tercer tipo posee<br />
características de ambos, se alternan residuos<br />
complementarios de manosas -casi siempre unidas<br />
sobre la manosaa1-6 del núcleo-, con otros componentes<br />
típicos de los complejos como es la xilosa.<br />
Gal NAG Fuc<br />
Gal NAG Man<br />
Gal NAG Man – NAG – NAG – Asn<br />
Gal NAG<br />
Man COMPLEJO<br />
Gal NAG<br />
Man Man<br />
Man<br />
Man Man Man – NAG – NAG – Asn<br />
Man Man Man<br />
RICO EN MANOSA<br />
Man<br />
Man Fuc<br />
Gal<br />
Man<br />
NAG Man – NAG – NAG – Asn<br />
Man<br />
NAG Xil HIBRIDO<br />
Fig. 1. Tipos de oligosacáridos N-glicosídicos. Se muestran<br />
tres ejemplos representativos, indicándose la unión a la asparagina.<br />
En sombreado se recogen los núcleos pentasacáridos.<br />
Fuc: fucosa; Gal: galactosa; Man: manosa: NAG: N-acetilglucosamina;<br />
Xil: xilosa.<br />
Los glicanos complejos de las células de mamíferos,<br />
además de ser de mayor envergadura que<br />
los de vegetales, poseen frecuentemente ácido siálico<br />
y galactosa, raramente fucosa y nunca xilosa.<br />
Estas diferencias pueden marcar la antigenicidad<br />
de los carbohidratos de glicoproteínas de plantas<br />
en el hombre. De hecho, la presencia de una xilosaß1-2<br />
sobre la N- acetilglucosamina interna del<br />
núcleo pentasacárido parece tener un valor decisivo<br />
en la antigenicidad, e incluso en la alergenicidad<br />
de algunas glicoproteínas vegetales. En este<br />
sentido, también se le ha atribuido actividad antigénica<br />
en mamíferos a la fucosaa1-3 enlazada a<br />
la N-acetilglucosamina terminal, incluso se han<br />
purificado anticuerpos específicos que la reconocen<br />
y que pueden ser empleados en la determinación<br />
de la presencia de residuos equivalentes en<br />
otros carbohidratos.<br />
En efecto, mediante experimentos de inhibición<br />
se demostró en 1991 que el residuo de fucosaa1-<br />
3 enlazado a la N- acetilglucosamina terminal<br />
contribuye de manera importante a la antigenicidad<br />
de la peroxidasa de rábano en conejos 7 , pues<br />
los anticuerpos IgG específicos inducidos al<br />
inyectar el conejo con esta proteína reconocían de<br />
manera especial esa fucosa. Estos datos han sido<br />
posteriormente corroborados por otros equipos<br />
que, además de atribuir un papel a ese residuo en<br />
la alergenicidad de la fosfolipasa A2 8 (PLA2), han<br />
implicado también a la xilosaß1-2 en tales acciones<br />
9 , e incluso han purificado aquellos anticuerpos<br />
IgG específicos de fucosa o xilosa 10 .<br />
Estos datos ponen de manifiesto la naturaleza<br />
de los grupos monosacáridos que pueden estar<br />
implicados en la antigenicidad de los oligosacáridos<br />
de las glicoproteínas de plantas; xilosa y fucosa<br />
son residuos ausentes o muy poco frecuentes en<br />
las células de mamíferos y pueden ser reconocidos<br />
como elementos extraños por el sistema<br />
inmunológico humano.<br />
Sin embargo, la importancia de cada carbohidrato,<br />
o de cada monosacárido, en la reactividad<br />
frente a las IgE de sueros de pacientes hipersensibles<br />
es característica de cada alergeno. La presencia<br />
de xilosa o fucosa en un oligosacárido no es<br />
garantía de su alergenicidad.<br />
Análisis de la alergenicidad y estructura de<br />
carbohidratos<br />
Los procedimientos disponibles para el aisla-<br />
20
Núm. 5 <strong>Reacciones</strong> <strong>cruzadas</strong> <strong>entre</strong> <strong>alergenos</strong> 275<br />
miento y manipulación de los carbohidratos presentes<br />
en glicoproteínas están lejos de poderse<br />
considerar sencillos; incluso la cuantificación del<br />
glicano obliga a determinaciones laboriosas y<br />
muchas veces adolece de un alto grado de inexactitud.<br />
Además, la cantidad de proteína de partida<br />
es, muy a menudo, insuficiente para completar los<br />
datos deseados. Por ello, la mayor parte de los<br />
métodos utilizados implican comparar la potencia<br />
alergénica de la proteína glicosilada con la de formas<br />
parcial o totalmente desglicosiladas. Esto<br />
pone de relevancia los sistemas de desglicosilación,<br />
porque de su efectividad y control dependerá<br />
la fiabilidad de las conclusiones.<br />
Existen dos tipos de sistemas de desglicosilación,<br />
los que utilizan reactivos químicos y los que<br />
emplean enzimas. De <strong>entre</strong> los primeros destacamos<br />
los tratamientos con ácido trifluorometanosulfónico<br />
(TFMS) y con ácido peryódico. El<br />
TFMS hidroliza el enlace <strong>entre</strong> el carbohidrato y<br />
la cadena polipeptídica, lo que conduce a la separación<br />
completa del azúcar. Este tratamiento puede<br />
afectar a la fracción aminoacídica de la proteína,<br />
de manera que una pérdida de antigenicidad<br />
como consecuencia de su utilización podría ser<br />
debida a la alteración de uno o varios epítopos<br />
polipeptídicos. El ácido peryódico, por otro lado,<br />
elimina secuencialmente monosacárido a monosácarido<br />
de la cadena oligosácarida, por lo que, para<br />
asegurarse de la retirada completa del glicano, es<br />
importante determinar la cinética de desglicosilación,<br />
y elegir las condiciones más adecuadas. Este<br />
tratamiento también puede originar oxidaciones<br />
indeseables en la estructura polipeptídica y conducir<br />
a la alteración de su antigenicidad. Así, después<br />
de ambos tratamientos se aconseja analizar<br />
el estado de la proteína, no sólo a nivel conformacional<br />
sino sobre todo revisar la composición original<br />
de sus aminoácidos constituyentes.<br />
Teniendo en cuenta las anteriores consideraciones,<br />
serían los métodos enzimáticos los más convenientes<br />
para una desglicosilación delicada, sin<br />
alteración de la estructura polipeptídica, pero eficaz<br />
en la eliminación del glicano. Hasta hace poco<br />
tiempo no existían enzimas comerciales adecuadas<br />
a tal objetivo. En la actualidad disponemos de<br />
glicosidasas que escinden específicamente el enlace<br />
N-glicosídico <strong>entre</strong> la cadena polipeptídica y el<br />
carbohidrato, dependiendo de la naturaleza del<br />
azúcar. Entre ellas se encuentra la endoglicosida-<br />
21<br />
sa H (Endo H) que actúa únicamente cuando el<br />
oligosacárido es de tipo rico en manosas. Quizás<br />
la enzima más útil es la péptido-N-(acetil-ß- glucosaminil)-asparagina<br />
amidasa F (PNGasa F) que<br />
utiliza un sustrato N-glicosídico, siempre que no<br />
posea fucosa unida en posición a1-3 a la N-acetilglucosamina<br />
terminal del núcleo pentasacárido.<br />
Finalmente, la PNGasa A escinde todo carbohidrato<br />
con enlace N-glicosídico; sin embargo, aunque<br />
pudiera parecer la más adecuada por la magnitud<br />
de su hidrólisis, su actividad no siempre es<br />
patente ya que muchas proteínas se resisten, en la<br />
práctica, a ser desglicosiladas por esta enzima;<br />
además, su gran inestabilidad es otro factor a considerar<br />
antes de decidir su utilización. Una vez<br />
retirado el carbohidrato de la cadena polipeptídica<br />
se puede analizar la actividad antigénica y alergénica<br />
de la proteína remanente y compararla con la<br />
de la glicoproteína nativa.<br />
Como alternativa a la utilización de glicosidasas<br />
específicas en la preparación del carbohidrato<br />
para su análisis molecular o inmunológico, se dispone<br />
de proteasas inespecíficas - como proteinasa<br />
K o pronasa- que producen la degradación casi<br />
completa de la fracción polipeptídica respetando<br />
el azúcar anclado a una mínima secuencia de aminoácidos<br />
(glicopéptido) que puede llegar a ser tan<br />
reducida como la propia asparagina enlazante del<br />
carbohidrato.<br />
El glicano, por su parte, puede ser fraccionado<br />
y aislado por diversas técnicas cromatográficas,<br />
<strong>entre</strong> las que se encuentran la cromatografía de<br />
afinidad con soportes de lectinas, o la de alta presión<br />
en fase reversa y con matrices especialmente<br />
diseñadas para esta finalidad. El manejo y la<br />
detección del oligosacárido se ven facilitados si se<br />
marca previamente, bien mediante radiactividad,<br />
bien con un producto que origina un derivado<br />
fluorescente o coloreado. Una vez separadas todas<br />
las especies de carbohidrato que coexisten en una<br />
proteína alergénica, la técnica por excelencia para<br />
el análisis de cada una de ellas es la resonancia<br />
magnética nuclear que, mediante las señales originadas<br />
por los protones de la muestra y en comparación<br />
con las de moléculas conocidas, proporciona<br />
la estructura completa del carbohidrato. Esta<br />
técnica puede también emplearse sobre la glicoproteína<br />
intacta, pero algunas señales inherentes<br />
al glicano podrían permanecer enmascaradas por<br />
las de los aminoácidos y quedar sin resolver.
276 R. Rodríguez y M. Villalba Volumen 12<br />
Además de la metodología descrita anteriormente,<br />
existen diversos procedimientos que proporcionan<br />
datos más o menos completos sobre<br />
la estructura de los azúcares de glicoproteínas, o<br />
rinden formas defectivas en el glicano que pueden<br />
ser objeto de estudio. Tal es el uso de las<br />
lectinas, de los anticuerpos específicos de monosacáridos<br />
y de las exoglicosidasas. Las lectinas<br />
son proteínas que unen estructuras glicosídicas,<br />
mostrando frecuentemente una afinidad selectiva<br />
hacia ciertos tipos de residuos monosacáridos,<br />
con lo que su interacción con un carbohidrato<br />
dado indicaría la existencia de tales restos<br />
glicosídicos. Una de las lectinas más utilizada es<br />
la concanavalina A, capaz de unirse a las ramificaciones<br />
de manosas terminales que suelen<br />
aparecer en los oligosacáridos con unión a la<br />
proteína de tipo N-glicosídico. En otro lugar se<br />
encuentran los anticuerpos específicos de monosacáridos<br />
concretos: algunos grupos de investigación<br />
han obtenido anticuerpos frente a xilosa<br />
o frente a fucosa, anticuerpos que se unen selectivamente<br />
a carbohidratos que poseen uno de<br />
estos residuos en su estructura. El problema para<br />
su uso es que no son comerciales, y por lo tanto<br />
no disponibles para la comunidad científica. De<br />
igual forma que las lectinas, la reactividad de<br />
estos anticuerpos con un azúcar dado indicaría<br />
la existencia del monosacárido específico reconocido<br />
por la inmunoglobulina. Como alternativa<br />
a este método, se puede hacer uso de un anticuerpo<br />
comercial obtenido frente a peroxidasa<br />
de nabo, que reconoce específicamente la presencia<br />
de xilosa y/o fucosa en la glicoproteína<br />
analizada. El uso de este anticuerpo con el alergeno<br />
Ole e 1 del polen de olivo dio magníficos<br />
resultados 11 . Por último, exoglicosidasas tales<br />
como fucosidasa, manosidasa, xilosidasa, etc,<br />
proporcionan un producto defectivo en un<br />
monosacárido concreto cuya actividad antigénica<br />
puede ser analizada en comparación con la<br />
del glicano original.<br />
Finalmente, de la existencia de reactividad<br />
cruzada de un alergeno glicoproteico con una<br />
glicoproteína de cuyo carbohidrato se conoce la<br />
estructura pueden extraerse importantes conclusiones<br />
sobre la estructura del glicano del primero.<br />
La coincidencia de reconocimientos indica,<br />
al menos sugiere, coincidencia en algún componente.<br />
ALERGENOS GLICOPROTEICOS<br />
Estructura<br />
La verdadera investigación sobre proteínas alergénicas<br />
ha tenido lugar durante la última década.<br />
A principios de 1990 sólo se habían clonado y<br />
secuenciado los genes de cinco <strong>alergenos</strong>. A finales<br />
de 1994 ya eran 48 los <strong>alergenos</strong> clonados, y<br />
en la actualidad hay registrados más de 100 en la<br />
lista oficial del Comité de Nomenclatura de la<br />
IUIS. A mediados de la década de los ochenta, se<br />
comenzó a tener indicios de la existencia de carbohidratos<br />
en la estructura de algunos <strong>alergenos</strong><br />
polipeptídicos. El primero en ser caracterizado<br />
como glicoproteína fue un alergeno principal de<br />
Apis mellifera, PLA 2, en la década de los 70. Desde<br />
entonces la lista se ha incrementado considerablemente.<br />
La Tabla I recoge los glico<strong>alergenos</strong><br />
que se conocen en la actualidad, así como las referencias<br />
más relacionadas con el carácter alergénico<br />
de su carbohidrato 12-25 . De ellos destacan, por su<br />
número, los procedentes de pólenes, aunque<br />
encontramos también un alergeno de epitelio de<br />
gato, Fel d 1, y uno de insecto, la PLA2 de veneno<br />
de abeja. Mención aparte requiere el antígeno<br />
H del tunicado Styela plicata (parásito adherido a<br />
las ostras), alergeno ocupacional que extrañamente<br />
no ha sido recogido en las más recientes listas<br />
de <strong>alergenos</strong> caracterizados 26, 27 .<br />
Aunque se conocen la mayor parte de las<br />
estructuras polipeptídicas de estos <strong>alergenos</strong>, muy<br />
poco se sabe de su componente glicosídico, a<br />
excepción de los de la PLA2 y de los <strong>alergenos</strong> Art<br />
v 2 y Cry j 1 de los pólenes de artemisa y cedro<br />
japonés. Del alergeno Ole e 1 del polen de olivo<br />
se tienen algunos datos muy preliminares aún,<br />
como son el sitio de glicosilación y el número y<br />
tipo de especies que posee. Todos los oligosacáridos<br />
de estos <strong>alergenos</strong> se encuentran enlazados a<br />
la cadena aminoacídica a través de una asparagina<br />
(enlace tipo N- glicosídico) y se presentan como<br />
estructuras polimórficas, esto es, existen varias<br />
especies moleculares distintas (aunque similares)<br />
formando parte del componente carbohidrato de la<br />
misma cadena polipeptídica. La unión N-glicosídica<br />
es prácticamente la única encontrada en los<br />
glico<strong>alergenos</strong> analizados.<br />
El polimorfismo, por otra parte, es muy frecuente<br />
en las glicoproteínas de plantas. No aparece<br />
una única especie de glicano unido a la frac-<br />
22
Núm. 5 <strong>Reacciones</strong> <strong>cruzadas</strong> <strong>entre</strong> <strong>alergenos</strong> 277<br />
ción polipeptídica. Por el contrario, suelen coexistir<br />
varias diferentes, incluso compartiendo la misma<br />
posición de la cadena de aminoácidos. Art v 2<br />
posee una mezcla de carbohidratos ricos en manosas<br />
que no han sido encontrados, sin embargo, ni<br />
en PLA2 ni en Cri j 1. En PLA2 se han obtenido<br />
más de 6 estructuras de oligosacárido de tipo<br />
complejo muy similares, varias de ellas con fucosa<br />
y ninguna con xilosa, y todas unidas al mismo<br />
residuo de la proteína. En el caso del alergeno de<br />
cedro japonés, Cri j 1, se han determinado hasta<br />
cuatro estructuras distintas del oligosacárido, también<br />
de tipo complejo todas ellas, unidas a dos<br />
posiciones diferentes del polipéptido, las asparaginas<br />
120 y 333. En ambos <strong>alergenos</strong>, sobre una<br />
estructura mínima común del carbohidrato, se<br />
alternan varios sustituyentes distintos: en Cry j 1<br />
se encuentran xilosa, fucosas, galactosas y N-acetilglucosaminas,<br />
y en PLA2 fucosas y manosas.<br />
Tabla I. Alergenos glicoproteicos documentados<br />
23<br />
Por otro lado, el alergeno Ole e 1 del polen de olivo,<br />
también glicoproteico, posee un sitio de glicosilación<br />
conocido, que debe ser compartido por<br />
los dos oligosacáridos mayoritarios que contiene,<br />
uno rico en manosa y otro híbrido con xilosa; ninguno<br />
de ellos presenta fucosa. Además, posee una<br />
especie minoritaria (menos del 10% del total glicosídico)<br />
probablemente de tipo complejo con<br />
este monosacárido.<br />
Como puede observarse, las estructuras de las<br />
fracciones glicosídicas de las glicoproteínas alergénicas<br />
conocidas no guardan un patrón único,<br />
aunque sí poseen algunas características comunes,<br />
como son el núcleo pentasacárido y, en muchas<br />
ocasiones, la presencia de xilosa y/o fucosa.<br />
Alergenicidad del carbohidrato<br />
La presencia de carbohidrato en la estructura de<br />
un alergeno proteico no es, sin embargo, garantía<br />
Glicoalergeno Estr a Origen Ref b IgE c<br />
Api m 1 SI Apis mellifera (abeja) 12 SI<br />
Fosfolipasa A2 (PLA2) insecto-veneno 9 fucosa<br />
8 SI<br />
13 poco<br />
Art v 2 SI Artemisia vulgaris<br />
vegetal-polen<br />
14 NO<br />
Cla h 2 NO Cladosporium herbarum<br />
hongo-esporas<br />
15 –<br />
Par j 1 NO Parietaria judaica 16 dudoso<br />
vegetal-polen 17 NO<br />
Fel d 1 NO Felis domesticus (gato)<br />
animal-epitelio<br />
18 –<br />
CM16* y CM6* NO Triticum turgidum (trigo) 19 SI<br />
Hor v 1 (BMAI-1) NO Hordeum vulgare (cebada) 20 SI<br />
Inhibidores a-amilasa vegetal-semilla<br />
Cri j 1 SI Criptomeria japonica 21 SI<br />
peptato liasa (cedro japonés)<br />
vegetal-polen<br />
22 poco<br />
Ole e 1 NO Olea europaea (olivo) 23 –<br />
vegetal-polen 24 SI<br />
11 SI<br />
Antígeno H SI Styela plicata (tunicado)<br />
procordado<br />
25 SI<br />
a: Estructura conocida del carbohidrato.<br />
b: Referencia en relación con el carácter glicoproteico del alergeno.<br />
c: Existencia de IgE específicas del carbohidrato y/o actividad alergénica de éste.
278 R. Rodríguez y M. Villalba Volumen 12<br />
de alergenicidad. En efecto, de <strong>entre</strong> los <strong>alergenos</strong><br />
glicoproteicos vegetales estudiados (Tabla I) sólo<br />
los oligosacáridos de PLA2 8, 9, 12 , de los inhibidores<br />
de a-amilasa de los pólenes de cebada y trigo 19, 20 ,<br />
y de Ole e 1 del polen de olivo 11, 24 , se ha demostrado<br />
que están implicados en la alergenicidad de<br />
la proteína completa. En todos los casos, la desglicosilación<br />
del alergeno proporciona un derivado<br />
con una capacidad de unirse a las inmunoglobulinas<br />
IgE de los sueros de los pacientes<br />
hipersensibles menor que la del alergeno glicosilado.<br />
La contribución del glicano a la alergenicidad<br />
de otras proteínas tales como Par j 1 o Cry j 1 es<br />
dudosa o cuando menos muy reducida. En Cry j 1,<br />
el carbohidrato podría influir sólo conformacionalmente<br />
a la reactividad con las IgE específicas 22 ,<br />
y aunque Par j 1 pierde la capacidad de unir IgE<br />
de los sueros de pacientes alérgicos después del<br />
tratamiento desglicosilante, éste distorsionó tanto<br />
la estructura tridimensional de la proteína que<br />
aquella inhabilitación pudo ser el resultado de los<br />
cambios polipeptídicos 17 . Así, ni para Cri j 1 ni<br />
para Par j 1 se ha encontrado una correlación definitiva<br />
<strong>entre</strong> la presencia del oligosacárido y la<br />
actividad enlazante al anticuerpo. Finalmente, el<br />
carbohidrato de Art v 2 no posee actividad alergénica<br />
14 - aunque unos primeros resultados parecían<br />
indicar lo contrario-, lo que estaría de acuerdo,<br />
según la hipótesis formulada sobre la participación<br />
de fucosa y xilosa en la actividad alergénica,<br />
con su natural composición de glicano rico en<br />
manosas en el que están ausentes estos monosacáridos.<br />
Además de los <strong>alergenos</strong> glicosilados de la<br />
Tabla I, se han analizado numerosos extractos<br />
cuya capacidad de unión de IgE de sueros de<br />
pacientes alérgicos es sensible al tratamiento con<br />
peryodato. Y, aunque proceden fundamentalmente<br />
de alimentos vegetales 1 como avellana, cacahuete,<br />
trigo, arroz, guisante, espinaca, plátano, patata,<br />
soja, fresa, y tomate 28 , también se han detectado<br />
en moluscos como el mejillón 1 .<br />
Algunos de los datos obtenidos por distintos<br />
grupos acerca de la contribución particular de un<br />
carbohidrato a la alergenicidad de la glicoproteína<br />
de la que forman parte entran en controversia,<br />
pues según el tipo de ensayo así como el modelo<br />
utilizado en la comparación pueden derivar a<br />
conclusiones diferentes. Antes hemos menciona-<br />
do los trabajos realizados con PLA2, fundamentalmente<br />
estudios de modificación química y<br />
enzimática, y análisis antigénico mediante ensayos<br />
de ELISA e «immunoblotting» con el producto<br />
modificado, estudios que probaban la<br />
implicación del carbohidrato en la unión del<br />
alergeno a las inmunoglobulinas IgE de los sueros<br />
de pacientes alérgicos al veneno de los véspidos<br />
8, 9, 12 . Sin embargo, experimentos recientes<br />
de liberación de histamina de basófilos sensibilizados<br />
y reacciones cutáneas, utilizando alternativamente<br />
la proteína natural, la forma recombinante<br />
producida en E. coli -que no puede estar<br />
glicosilada debido a la inexistencia de los sistemas<br />
correspondientes en la bacteria-, y el derivado<br />
natural desglicosilado, llevaron a la conclusión<br />
de que, si bien el correcto plegamiento de la<br />
cadena polipeptídica es esencial en la reactividad<br />
cutánea de tipo I y para la actividad estimulante<br />
de secreción de histamina, la glicosilación parece<br />
resultar de menor relevancia, ya que la reactividad<br />
cutánea fue similar para las formas glicosilada<br />
y desglicosilada del alergeno, y tanto la<br />
proteína natural como la recombinante eran efectivas<br />
en la liberación del mediador desde los<br />
basófilos 13 . Así, no hay evidencia de que los grupos<br />
carbohidratos de la PLA2 sean epítopos B<br />
dominantes ni esenciales para anticuerpos IgE 13 .<br />
Pero debemos recordar que este alergeno no<br />
posee xilosa en su estructura glicosídica.<br />
Hasta el momento, y como se puede observar,<br />
los datos obtenidos se refieren a la comparación<br />
de actividades <strong>entre</strong> formas completas de los<br />
<strong>alergenos</strong> y derivados defectuosos en los carbohidratos;<br />
no se han presentado estudios con el<br />
propio glicano aislado, lo que llevaría a una conclusión<br />
definitiva. Recientemente se ha purificado<br />
el componente oligosacárido liberado por la<br />
PNGasa F del alergeno Ole e 1. Con él se han<br />
realizado ensayos de liberación de histamina a<br />
partir de basófilos obtenidos de pacientes alérgicos<br />
al polen de olivo (Rodríguez y cols., manuscrito<br />
en preparación). Los resultados son muy<br />
prometedores, pues se han obtenido respuestas<br />
positivas para muestras en las que no existen<br />
indicios de la presencia de fragmentos polipeptídicos<br />
del alergeno. En la actualidad se están<br />
llevando a cabo estudios de este tipo, así como<br />
ensayos cutáneos, con los dos componentes<br />
mayoritarios de ese carbohidrato separados por<br />
24
Núm. 5 <strong>Reacciones</strong> <strong>cruzadas</strong> <strong>entre</strong> <strong>alergenos</strong> 279<br />
cromatografía de afinidad. Una respuesta positiva<br />
en cualquiera de los dos frentes iluminaría<br />
definitivamente los conceptos sobre la capacidad<br />
real de determinadas especies de carbohidratos<br />
en la respuesta alérgica.<br />
Importancia de los carbohidratos en las<br />
reacciones <strong>cruzadas</strong> alergénicas<br />
La existencia de lectinas en los extractos vegetales<br />
planteó importantes dudas sobre el papel de<br />
los carbohidratos en las reacciones <strong>cruzadas</strong>, ya<br />
que son moléculas que unen anticuerpos a través<br />
de su fracción glicosídica y habrían podido ser los<br />
responsables de la respuesta positiva a los sueros<br />
de pacientes alérgicos. Sin embargo, al menos dos<br />
datos primarios apoyan la actividad de los epítopos<br />
glicosídicos: los extractos alergénicos tratados<br />
con peryodato perdían su capacidad de unión a<br />
IgE, y muchos sueros con títulos de IgE muy altos<br />
no poseían capacidad de unión a los extractos. Por<br />
otro lado, y como argumento definitivo, se ha<br />
demostrado la existencia de anticuerpos IgE específicos<br />
de carbohidratos 1, 8, 11, 12, 20, 25, 28 .<br />
Como acabamos de ver, los carbohidratos<br />
implicados en la actividad alergénica de glicoproteínas<br />
presentan estructuras con numerosos rasgos<br />
en común, aunque pertenezcan a fuentes biológicas<br />
poco o nada relacionadas <strong>entre</strong> sí. Por este<br />
motivo, los carbohidratos pueden jugar un papel<br />
importante en las reacciones <strong>cruzadas</strong> ya que en<br />
los extractos alergénicos, sobre todo en los procedentes<br />
de vegetales, las glicoproteínas pueden<br />
representar un componente muy abundante. La<br />
presencia de xilosa o de fucosa en una glicoproteína<br />
que acceda al paciente hipersensible podría<br />
ser fácilmente reconocida por las IgE de su suero,<br />
IgE específicas de esos monosacáridos y producidas<br />
previamente en el contacto con otro alergeno<br />
glicoproteico, que aunque no fuera idéntico, contuviera<br />
la xilosa o la fucosa en su carbohidrato.<br />
Además se ha observado que los sueros de algunos<br />
pacientes alérgicos son capaces de distinguir<br />
pequeñas diferencias estructurales en los glicanos<br />
reconocidos ya que la magnitud de su respuesta es<br />
distinta hacia los diversos extractos 1 . Esta propiedad<br />
podría contribuir al análisis molecular de los<br />
<strong>alergenos</strong> glicosídicos.<br />
Ya que las fuentes alergénicas de origen vegetal<br />
son las que a priori más glicoproteínas contendrían,<br />
debemos discutir aquí el papel que podrían<br />
25<br />
jugar los azúcares en la reactividad cruzada alergénica<br />
a alimentos procedentes de plantas. Pues<br />
bien, la responsabilidad de los glicanos en la alergia<br />
a alimentos vegetales de un paciente cuyo suero<br />
posee IgE anti-carbohidrato, por haber sido<br />
sensibilizado quizás por un polen con alergeno<br />
glicoproteico, podemos suponer que debe ser<br />
nula, o cuando menos dudosa. En todo caso le<br />
produciría síndrome alérgico oral. En efecto, las<br />
estructuras glicosídicas son sensibles a actividades<br />
degradantes que actúan en las primeras etapas de<br />
la digestión, a-amilasas que intervienen en la actividad<br />
digestiva bucal hidrolizando los carbohidratos<br />
rápidamente a monosacáridos, que son ya<br />
estructuras sin valor antigénico. Así, la existencia<br />
de carbohidratos en <strong>alergenos</strong> alimentarios no<br />
implica su actividad alergénica cruzada, pues ese<br />
glicano será destruido antes de que pueda llegar a<br />
tomar contacto con las IgE del suero; sin embargo,<br />
sí puede ser responsable de las reacciones<br />
derivadas de su presencia en la regiones altas del<br />
aparato digestivo, de ahí que puedan explicarse<br />
los síntomas del síndrome alérgico oral. Por todo<br />
ello, la validez de las reacciones <strong>cruzadas</strong> a nivel<br />
de los carbohidratos se debería restringir a aquellos<br />
<strong>alergenos</strong> que en su vía de asalto al individuo<br />
eviten las actividades glicolíticas. Alergenos inhalados,<br />
o inyectados, no están sometidos a estas<br />
actividades, al menos en la misma cuantía, por lo<br />
que sí podrían ser reconocidos por los anticuerpos<br />
del suero.<br />
La implicación de los carbohidratos en reacciones<br />
antigénicas y alergénicas <strong>cruzadas</strong> ha sido claramente<br />
demostrada in vitro. Es su responsabilidad<br />
en la actividad alergénica in vivo, en las<br />
reacciones cutáneas o en la liberación de histamina,<br />
lo que aún plantea dudas -el reducido tamaño<br />
del glicano, 1-1,5 kDa de masa molecular, es uno<br />
de los principales escollos para aceptar su participación<br />
en la asociación de los receptores celulares-.<br />
Las expectativas para resolver este importante<br />
item se encuentran centradas en la posibilidad<br />
de realizar los análisis con preparaciones de carbohidratos<br />
puros, aislados del correspondiente glicoalergeno<br />
o de síntesis, una vez determinadas las<br />
estructuras moleculares a las que se atribuye el<br />
posible papel alergénico. Y del hallazgo de datos<br />
generalizables en esos experimentos depende la<br />
validez de las conclusiones que puedan extraerse.<br />
Pero las respuestas no están muy lejos.
280 R. Rodríguez y M. Villalba Volumen 12<br />
BIBLIOGRAFIA<br />
1. Van Ree R, Aalberse RC. Pollen-vegetable food<br />
crossreactivity: serological and clinical relevance of<br />
crossreactive IgE. J Clin Immunoassay 1993; 16:<br />
124-30.<br />
2. Valenta R, Duchene M, Ebner C. Profilins constitute<br />
a novel family of functional plant pan-allergens.<br />
J Exp Med 1992; 175: 377-85.<br />
3. Calkhoven PG, Aalbers M, Koshte VL, et al.<br />
Cross-reactivity among birch pollen, vegetables<br />
and fruits as detected by IgE antibodies is due to at<br />
least three distinct cross- reactive structures.<br />
Allergy 1987; 42: 382-<br />
4. Batanero E, Villalba M, Ledesma A, Puente XS,<br />
Rodríguez R. Ole e 3, an olive-tree allergen,<br />
belongs to a widespread family of pollen proteins.<br />
Eur J Biochem 1996; 241: 772-8.<br />
5. Witteman AM, Akkerdaas JH, Van Leeuwen J, Van<br />
der Zee JS, Aalberse RC. Identification of a crossreactive<br />
allergen (presumible tropomiosin) in<br />
shrimp, mite and insects. Int Arch Allergy Immunol<br />
1994; 105: 56-61.<br />
6. Feizi T, Childs RA. Carbohydrates as antigenic<br />
determinants of glycoproteins. Biochem J 1985;<br />
245: 1-11.<br />
7. Kurosaka A, Yano A, Itho N, Kuroda Y, Nakagawa<br />
T, Kawasaji T. The structure of a neutral specific<br />
carbohydrate epitope of horseradish peroxidase<br />
recognized by antihorseradish peroxidase antiserum.<br />
J Biol Chem 1991; 166: 4168-72.<br />
8. Tretter V, Altmann F, Kubelka V, Marz L, Becker<br />
WM. Fucose a1,3-linked to the core region of glycoprotein<br />
N-glycans creates an important epitope<br />
for IgE from honeybee venom allergic individuals.<br />
Int Arch Allergy Immunol 1993; 102: 259-66.<br />
9. Prenner C, Mach L, Glossl J, Marz L. The antigenicity<br />
of the carbohydrate moiety of an insect glycoprotein,<br />
honey- bee (Apis mellifera) venom<br />
phospholipase A2. Biochem J 1992; 284: 377-80.<br />
10. Faye L, Gomord V, Fichette-Laine AC, Chrispeels<br />
MJ. Affinity purification of antibodies specific for<br />
Asn-linked glycans containing a1-3 fucose or ß1-2<br />
xylose. Anal Biochem 1993; 209: 104-8.<br />
11. Batanero E, Villalba M, Monsalve RI, Rodríguez<br />
R. Cross-reactivity between the major allergen<br />
from olive pollen and unrelated glycoproteins: Evidence<br />
of an epitope in the glycan moiety of the<br />
allergen. J Allergy Clin Immunol 1996; 97: 1264-<br />
71.<br />
12. Weber A, Schöeder H, Thalberg K, März L. Specific<br />
interaction of IgE antibodies with a carbohydrate<br />
epitope of honey bee venom phospholipase A2.<br />
Allergy 1987; 42: 464- 70.<br />
13. Müller UR, Dudler T,Schneider T, et al. Type I skin<br />
reactivity to native and recombinant phospholipase<br />
A2 from honeybee venom is similar. J Allergy Clin<br />
Immunol 1995; 96: 395-402.<br />
14. Nilsen BM, Sletten K, Smestad-Paulsen B, O’Neill<br />
M, Van Halbeek H. Structural analysis of the glycoprotein<br />
allergen Art v II from the pollen of mugwort<br />
(Artemisia vulgaris L.). J Biol Chem 1991;<br />
266: 2660-8.<br />
15. Swärd-Nordmo M, Paulsen BS, Wold JK. The<br />
glycoprotein Ag-54 (Cla h II) from Cladosporium<br />
herbarum. Further biochemical characterization.<br />
Int Arch Allergy Appl Immunol 1988; 85: 295-<br />
301.<br />
16. Polo F, Ayuso R, Carreira J. Studies on the relationship<br />
between structure and IgE-binding ability<br />
of Parietaria judaica allergen I. Mol Immunol<br />
1990; 28: 169-75.<br />
17. Mucci N, Liberatore P, Federico R, et al. Role of<br />
the carbohydrate moieties in cross-reactivity between<br />
different components of Parietaria judaica<br />
extract. Allergy 1992; 47: 424-30.<br />
18. Duffort OA, Carreira J, Nitti G, Polo F, Lombardero<br />
M. Studies on the biochemical structure of the<br />
major allergen Felis domesticus I. Mol Immunol<br />
1991; 28: 301-9.<br />
19. Sánchez-Monge R, Gómez L, Barber D, López-<br />
Otin C, Armentia A, Salcedo G. Wheat and barley<br />
allergens associated with baker’s asthma. Biochem<br />
J 1992; 281: 401-5.<br />
20. García-Casado G, Sánchez-Monge R, Chrispeels<br />
MJ, Armentia A, Salcedo G, Gómez L. Role of<br />
complex asparagine-linked glycans in the allergenicity<br />
of plant glycoproteins. Glycobiology 1996; 6:<br />
471-7.<br />
21. Taniai M, Kayano T, Takakura R, et al. Epitopes on<br />
Cry j I and Cry j II for the human IgE antibodies<br />
cross-reactive between Cupressus sempervirens and<br />
Cryptomeria japonica pollen. Mol Immunol 1993;<br />
30: 183-9.<br />
22. Ogawa H, Hijikata A, Amano M, et al. Structures<br />
and contribution to the antigenicity of oligosaccharides<br />
of Japanese cedar (Cryptomeria japonica)<br />
pollen allergen Cry j I: relationship between the<br />
structures and antigenic epitopes of plant N-linked<br />
complex-type glycans. Glycoconjugate J 1996; 13:<br />
555-66.<br />
23. Villalba M, Batanero E, López-Otin C, et al. The<br />
amino acid sequence of Ole e I, the major allergen<br />
from olive tree (Olea europaea) pollen. Eur J Biochem<br />
1993; 216: 863-9.<br />
24. Batanero E, Villalba M, Rodríguez R. Glycosylation<br />
site of the major allergen from olive tree<br />
pollen. Allergenic implications of the carbohydrate<br />
moiety. Mol Immunol 1994; 31: 31-7.<br />
25. Shigeta S, Okamura M, Tsutsumi M, et al. Structu-<br />
26
Núm. 5 <strong>Reacciones</strong> <strong>cruzadas</strong> <strong>entre</strong> <strong>alergenos</strong> 281<br />
re of an allergenic pentasaccharitol, Gp-1ß-b6, isolated<br />
from a sea squirt antigen, Gi-rep, as a minimun<br />
structural unit responsibles for its allergenicity.<br />
J Biochem 1990; 108: 47-52.<br />
26. Liebers V, Sander I, Vankampen V, Raulf-Heimsoth<br />
M. Overview on denominated allergens. Clin Exp<br />
Allergy 1996; 26: 494-516.<br />
Rosalía Rodríguez<br />
Dpto. Bioquímica y Biología Molecular<br />
Facultad de Química<br />
Universidad Complutense<br />
28040 Madrid<br />
27<br />
27. IUIS Allergen Nomenclature Sub-Commitee. Official<br />
list of Allergens. Mayo 1997.<br />
28. Petersen A, Vieths S, Aulepp H, Schlaak M, Becker<br />
W-M. Ubiquitous structures responsible for IgE<br />
cross-reactivity between tomato fruit and grass<br />
pollen allergens. J Allergy Clin Immunol 1996; 98:<br />
505-15.